(57)【要約】【課題】種々の機能に適用できる光素子集積モジュールを提案し、コスト低減化を図る。【解決手段】底面２２の形状が矩形状の筺体２０と、２ｎ（ｎは、１以上の自然数）個の変調器４２ａ〜４２ｄと、２ｎ個の入力端子３２ａ〜３２ｄと、２ｎ個の出力端子５２ａ〜５２ｄと、２ｎ−１個の合波器７１ａ、７１ｂ及び７２と、２ｎ−１個の分波器６１、６２ａ及び６２ｂとを備えている。２ｎ個の変調器は、入射される２ｎ分岐光を変調して１逓倍光を出射する。  ２ｎ−１個の分波器は、２ｎ個の入力端子と２ｎ個の変調器との間に、入力光としての１分岐光から第１〜２ｎの２ｎ分岐光を生成可能に配置されている。２ｎ−１個の合波器は、２ｎ個の変調器と２ｎ個の出力端子との間に、第１〜２ｎの１逓倍光から出力光としての２ｎ逓倍光を生成可能に配置されている。【選択図】図１
2006352510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面形状が矩形状の筺体と、
該筺体の内部の底面上に設けられた２ｎ個の変調器であって、それぞれの光軸が前記筺体の長手方向であり、かつ、それぞれの入射面が前記筺体の長手方向に直角な一平面に共通に含まれ、及び、入射される２ｎ分岐光（ｎは、１以上の自然数）を変調して１逓倍光をそれぞれ出射する２ｎ個の当該変調器と、
前記筺体の前記長手方向に直角な第１の側面にそれぞれ設けられていて、入力光を前記長手方向にそれぞれ入射させる２ｎ個の入力端子と、
前記筺体の、前記第１の側面に対向する第２の側面にそれぞれ設けられていて、出力光を前記長手方向にそれぞれ出射させる２ｎ個の出力端子と、
２ｎ個の前記入力端子と２ｎ個の前記変調器との間に、入力光としての１分岐光から第１〜２ｎの２ｎ分岐光を生成可能に配置されている２ｎ−１個の分波器と、
２ｎ個の前記変調器と２ｎ個の前記出力端子との間に、第１〜２ｎの１逓倍光から出力光としての２ｎ逓倍光を生成可能に、配置されている２ｎ−１個の合波器と
を備え、
２ｎ−１個の前記分波器は、１以上ｎ以下の自然数ｋに対して、第１〜２ｋ−１の２ｋ−１分岐光を分波して、第１〜２ｋの２ｋ分岐光を生成する第１〜２ｋ−１の２ｋ分岐分波器として配置され、及び、２ｎ−１個の前記合波器は、第１〜２ｎ−ｋ＋１の２ｋ−１逓倍光を合波して第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍光を生成する第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍合波器として配置されている
ことを特徴とする光素子集積モジュール。
【請求項２】
前記２ｎ個の変調器、前記２ｎ個の入力端子、前記２ｎ個の出力端子、前記２ｎ−１個の合波器、及び、前記２ｎ−１個の分波器が、前記底面を２分する前記長手方向に設定された第１の中心線、及び、前記底面を２等分する前記長手方向に直角に設定された第２の中心線のそれぞれに対して、対称に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光素子集積モジュール。
【請求項３】
前記２ｎ−１個の分波器及び前記合波器が着脱自在に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光素子集積モジュール。
【請求項４】
底面形状が矩形状の筺体と、
該筺体の内部の底面上に設けられた２ｎ個の変調器であって、それぞれの光軸が前記筺体の長手方向であり、かつ、それぞれの入射面が前記筺体の長手方向に直角な一平面に共通に含まれ、及び、入射される２ｎ分岐光（ｎは、１以上の自然数）を変調して１逓倍光をそれぞれ出射する２ｎ個の当該変調器と、
前記筺体の前記長手方向に直角な第１の側面にそれぞれ設けられていて、入力光を前記長手方向にそれぞれ入射させる２ｎ個の入力端子と、
前記筺体の、前記第１の側面に対向する第２の側面にそれぞれ設けられていて、出力光を前記長手方向にそれぞれ出射させる２ｎ個の出力端子と、
２ｎ個の前記変調器と２ｎ個の前記出力端子との間に、第１〜２ｎの１逓倍光から出力光としての２ｎ逓倍光を生成可能に、配置されている２ｎ−１個の合波器と
を備え、
２ｎ−１個の前記合波器は、第１〜２ｎ−ｋ＋１の２ｋ−１逓倍光を合波して第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍光を生成する第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍合波器として配置されている
ことを特徴とする光素子集積モジュール。
【請求項５】
前記２ｎ個の変調器、前記２ｎ個の入力端子、前記２ｎ個の出力端子、及び、前記２ｎ−１個の合波器が、前記底面を２分する前記長手方向に設定された第１の中心線、及び、前記底面を２等分する前記長手方向に直角に設定された第２の中心線のそれぞれに対して、対称に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の光素子集積モジュール。
【請求項６】
底面形状が矩形状の筺体と、
該筺体の内部の底面上に設けられた２ｎ個の変調器であって、それぞれの光軸が前記筺体の長手方向であり、かつ、それぞれの入射面が前記筺体の長手方向に直角な一平面に共通に含まれ、及び、入射される２ｎ分岐光（ｎは、１以上の自然数）を変調して１逓倍光をそれぞれ出射する２ｎ個の当該変調器と、
前記筺体の前記長手方向に直角な第１の側面にそれぞれ設けられていて、入力光を前記長手方向にそれぞれ入射させる２ｎ個の入力端子と、
前記筺体の前記第１の側面に対向する第２の側面にそれぞれ設けられていて、出力光を前記長手方向にそれぞれ出射させる２ｎ個の出力端子と、
２ｎ個の前記入力端子と２ｎ個の前記変調器との間に、入力光としての１分岐光から第１〜２ｎの２ｎ分岐光を生成可能に配置されている２ｎ−１個の分波器と
を備え、
２ｎ−１個の前記分波器は、１以上ｎ以下の自然数ｋに対して、第１〜２ｋ−１の２ｋ−１分岐光を分波して、第１〜２ｋの２ｋ分岐光を生成する第１〜２ｋ−１の２ｋ分岐分波器として配置されている
ことを特徴とする光素子集積モジュール。
【請求項７】
前記２ｎ個の変調器、前記２ｎ個の入力端子、前記２ｎ個の出力端子、及び、前記２ｎ−１個の分波器が、前記底面を２分する前記長手方向に設定された第１の中心線、及び、前記底面を２等分する前記長手方向に直角に設定された第２の中心線のそれぞれに対して、対称に配置されている
ことを特徴とする請求項６に記載の光素子集積モジュール。
【請求項８】
２ｎ個の前記変調器を通る光路を伝播する光に対して、それぞれ時間差を生じさせる２ｎ−１個の遅延器を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光素子集積モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、合波器、分波器等の光受動素子、及び光変調器等の光能動素子を集積することによって形成される、光素子集積モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光素子集積モジュールは、光時分割多重を実現するために、プリズム、ハーフミラー、全反射ミラーなどの光機能素子を用いた空間結合により形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９（Ａ）を参照して従来の光素子集積モジュール（以下、単にモジュールと称することもある。）について説明する。従来のモジュール１１０では、入力端子１３２を経て入力された入力光を、ハーフミラー１６１を用いて２分岐する。２分岐された一方は、反射器１４６で光路を９０度変換された後、第１の変調器１４２ａに入射され、及び、他方は、第２の変調器１４２ｂに入射されている。
【０００４】
第１の変調器１４２ａに入射されて、当該第１の変調器１４２ａで変調された光信号は、遅延器１８２により一定の遅延を受けた後、ハーフミラー１７１に入射する。第２の変調器１４２ｂで変調された光信号は、反射器１４８で光路を変換された後、ハーフミラー１７１に入射する。第１の変調器１４２ａ及び第２の変調器１４２ｂのそれぞれで変調された光信号はハーフミラー１７１によって多重されて、光時分割多重信号となる。この光時分割多重信号は、出力光として出力端子１５２から出力される。
【０００５】
このモジュールで光時分割多重された出力光の周波数は、入力光の周波数の２倍になる。また、光時分割多重を複数回行う構成にすることで、例えば２ｎの光時分割多重が実現できる。
【０００６】
図９（Ｂ）を参照して、ｎが２の場合のモジュールについて説明する（例えば、非特許文献１参照）。このモジュール２１０では、入力端子２３２を経て入力された入力光をハーフミラー２６１、２６２ａ及び２６２ｂによって４分岐し、４分岐された光信号のそれぞれは第１〜４の変調器２４２ａ〜２４２ｄに入射する。ここで、入力光や４分岐された光信号などの伝播方向は、反射器２３６、２４６ｃ及び２４６ｄによって、第１〜４の変調器２４２ａ〜２４２ｄの光軸に合うように変換される。第１〜４の変調器２４２ａ〜２４２ｄで変調された光信号は、遅延器２８２ａ〜２８２ｃによって、互いに時間軸上での位置、すなわち、タイミングが調整された後、ハーフミラー２７１ａ、２７１ｂ及び２７２によって多重されて、光時分割多重信号になる。光時分割多重信号は、第１〜４の出力端子２５２ａ〜２５２ｄから出力される。なお、変調された光信号及び光時分割多重信号などの伝播方向は、反射器２４８ａ、２５６ａ及び２５６ｂによって、第１〜４の出力端子２５２ａ〜２５２ｄの光軸に合うように変換される。
【０００７】
このモジュール２１０では、出力端子を複数備えているので、各ハーフミラー２７１ａ、２７１ｂ及び２７２で多重された光信号の一つを出力光として用い、他の光信号をモニタとして用いることができる。そのため、出力光以外の光信号を、光多重の際に位相制御などに活用することができる。
【特許文献１】特開２００５−２６７２５号公報
【非特許文献１】Ｍａｓａｔｏｓｈｉ  Ｋａｇａｗａ、Ｈｉｔｏｓｈｉ  Ｍｕｒａｉ、  Ｈｉｒｏｍｉ  Ｔｓｕｊｉ、Ｋｏｚｏ  Ｆｕｊｉｉ、“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｔｗｉｓｅ  Ｐｈａｓｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  １６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ＯＴＤＭ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｐｈａｓｅ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ”、Ｗｅ４．Ｐ．１０９、  ＥＣＯＣ２００４、  Ｓｅｐｔ（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている光時分割多重モジュールでは、入力端子から入力される光の伝播方向に対して、一方の変調器までの光路は直線状であり、他方の変調器までの光路は全反射ミラーによって９０度光路が変換されている。このため、調芯工程において、光軸が変換される度に、光素子集積モジュール自体９０度回転させる必要があるなど、調整が複雑になるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１又は非特許文献１に開示されている光素子集積モジュールでは、１つのモジュールは、１つの目的にしか使用できなかった。すなわち、４０ＧＨｚの短パルスを入力して１６０Ｇｂｓの光データ信号を出力する４逓倍の光時分割多重装置は、４逓倍の光時分割多重装置としての用途でしか使用できない。
【００１０】
一方、光時分割多重以外の機能、例えば、光時分割分離や、光の３Ｒ（振幅増幅、タイミング再生、波形整形）などの機能を実現する場合、光時分割多重装置と構成要素が類似する光素子集積モジュールが用いられることが知られている。
【００１１】
従って、光素子集積モジュールの製造コストを削減するためには、同じ製造プロセスで、複数の機能を備える光素子モジュールを製造できるのが良い。
【００１２】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、種々の機能に適用できる光モジュールの構造を提案し、製造コスト低減化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するために、この発明の光素子集積モジュールは、底面形状が矩形状の筺体と、２ｎ（ｎは、１以上の自然数）個の変調器と、２ｎ個の入力端子と、２ｎ個の出力端子と、２ｎ−１個の合波器と、２ｎ−１個の分波器とを備えている。
【００１４】
２ｎ個の変調器は、筺体の内部の底面上に設けられていて、それぞれの光軸が筺体の長手方向であり、かつ、それぞれの入射面が筺体の長手方向に直角な一平面に共通に含まれていて、及び、入射される２ｎ分岐光を変調して１逓倍光をそれぞれ出射する。２ｎ個の入力端子は、筺体の長手方向に直角な第１の側面にそれぞれ設けられていて、入力光を筺体の長手方向にそれぞれ入射させる。２ｎ個の出力端子は、筺体の、第１の側面に対向する第２の側面にそれぞれ設けられていて、出力光を筺体の長手方向にそれぞれ出射させる。
【００１５】
２ｎ−１個の分波器は、２ｎ個の入力端子と２ｎ個の変調器との間に、入力光としての１分岐光から第１〜２ｎの２ｎ分岐光を生成可能に配置されている。すなわち、２ｎ−１個の分波器は、１以上ｎ以下の自然数ｋに対して、第１〜２ｋ−１の２ｋ−１分岐光を分波して、第１〜２ｋの２ｋ分岐光を生成する第１〜２ｋ−１の２ｋ分岐分波器として配置されている。
【００１６】
２ｎ−１個の合波器は、２ｎ個の変調器と２ｎ個の出力端子との間に、第１〜２ｎの１逓倍光から出力光としての２ｎ逓倍光を生成可能に配置されている。すなわち、２ｎ−１個の合波器は、第１〜２ｎ−ｋ＋１の２ｋ−１逓倍光を合波して第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍光を生成する第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍合波器として配置されている。
【００１７】
上述の光素子集積モジュールの実施に当たり、好ましくは、２ｎ個の変調器、２ｎ個の入力端子、２ｎ個の出力端子、２ｎ−１個の合波器、及び、２ｎ−１個の分波器が、筺体の底面を２分する、筺体の長手方向に設定された第１の中心線、及び、筺体の底面を２等分する筺体の長手方向に直角に設定された第２の中心線のそれぞれに対して、対称に配置されているのが良い。
【００１８】
また、この発明の光素子集積モジュールは、２ｎ−１個の分波器及び合波器が着脱自在に設けられているのが好適である。
【００１９】
この発明の光素子集積モジュールの他の好適な実施形態によれば、２ｎ−１個の分波器を備えない構成とすることができる。
【００２０】
この発明の光素子集積モジュールの他の好適な実施形態によれば、２ｎ−１個の合波器を備えない構成とすることができる。
【００２１】
さらに、上述の光素子集積モジュールは、２ｎ個の変調器を通る光路を伝播する光に対して、それぞれ時間差を生じさせる２ｎ−１個の遅延器を備えるのが好適である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の光素子集積モジュールによれば、２ｎ個の変調器に対して、変調器と同数の２ｎ個の入力端子及び出力端子を備えている。そのため、従来の光素子集積モジュールでは、１系統の入力光について、２ｎ逓倍の光時分割多重光を出力する機能のみを備えていたのに対して、２系統の入力について、２系統の２ｎ−１逓倍の光時分割多重光を出力したり、１系統の入力について、２ｎ系統の２ｎ分岐光を出力したりすることが可能になる。
【００２３】
また、合波器及び分波器を着脱自在に取り付けることで、一つのモジュール構成でさらに多くの機能を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素及び配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００２５】
（第１実施形態の光素子集積モジュール）
図１を参照して、第１実施形態の光素子集積モジュールの構成につき説明する。図１は、第１実施形態の光素子集積モジュールを上面から見た概略的な平面図である。
【００２６】
光素子集積モジュール（以下、単にモジュールと称することもある。）１０は、モジュール筺体（以下、単に筺体と称することもある。）２０に外部から光学部品（光素子）を着脱自在に内部に収容できる構造として構成されている。この構成例では、筺体２０の底面２２を定盤として、この底面２２の所要光学部品を取り付ける面を光学レベルの基準面としている。筺体２０の底面２２の形状は、矩形状としている。ここで、矩形とは、直角四辺形を意味し、長方形および正方形を含むものとする。なお、図１は、筺体２０の底面２２の形状を長方形としたモジュールを示している。
【００２７】
モジュール１０は、入力部３０、変調部４０及び出力部５０を筺体２０の長手方向に、順に備えている。なお、筺体２０の底面２２の平面形状が正方形の場合は、いずれか一つの側面に直角な方向を、長手方向とする。図１では、筺体２０の長手方向を示す仮想的な線として、第１の中心線Ｃを示している。また、図１では、筺体２０の長手方向に直角な仮想的な線として、第２の中心線Ｄを示している。ここでは、第１の中心線Ｃ及び第２の中心線Ｄは、それぞれ筺体２０の底面２２を２等分する位置に設定している。なお、第１の中心線Ｃは、後述するように光素子が当該第１の中心線Ｃに対して対称に設けられれば良く、底面２２を２等分する線でなくても良い。
【００２８】
変調部４０は、筺体２０の底面２２上に２ｎ個（ｎは、１以上の自然数）の変調器として、４（＝２２個）の、すなわち、第１変調器から第４変調器（以下、第１〜４の変調器のように記載する。）４２ａ〜４２ｄを備えている。ここでは、ｎを２とした例について説明するが、何ら、ｎは２に限定されるものではない。第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄは、同一の形状及び大きさの直方体状の箱体に収められた構成としている。また、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの光軸は、直方体の縦方向となるように設定されている。
【００２９】
第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄは、その高さ方向が筺体２０の底面２２に垂直な方向になるように、設けられている。このとき、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの各光軸は、筺体２０の底面２２、すなわち、光学レベルの基準面に平行な一平面内に共通に含まれ、かつ、筺体２０の長手方向に平行に、設定されている。第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄとしては、好ましくは、例えば、任意好適な周知の電界吸収型光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を用いることができる。また、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄとして、好ましくは、ＬＮ変調器（ＬｉＮｂＯ３）を用いることも可能である。
【００３０】
第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄは、それらの入射面４３ａ〜４３ｄが筺体２０の長手方向に直角な一平面に共通に含まれるように、すなわち筺体２０の長手方向の位置を揃えるように設けられている。また、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの入射面４３ａ〜４３ｄと出射面４４ａ〜４４ｄには、それぞれ、非球面レンズ（図示を省略する）が設けられている。
【００３１】
入力部３０は、筺体２０の対向する一対の側面のうち一方の側面に設けられている。この入力部３０は、第１の中心線Ｃに直角な第１の側面（以下、入力面と称することもある。）２４に、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄと同じ個数である４個の、すなわち第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄを備えている。第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄは、入力面２４に配置されていて、モジュール１０の外部からモジュール１０の内部へ向けて、筺体２０の長手方向に入力光を入力させる。第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄのモジュール１０の外側の部分３３ａ〜３３ｄに、入力光が伝播する光ファイバ（図示を省略する）が取り付けられる。また、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄのモジュール２０の内側の部分３４ａ〜３４ｄには、コリメートレンズ（図示を省略する）が設けられている。
【００３２】
出力部５０は、筺体２０の第１の側面２４に対向する第２の側面（以下、出力面と称することもある。）２６に、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄと同じ個数である４個の、すなわち第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄを備えている。第１〜４の入力端子５２ａ〜５２ｄは、出力面２６に配置されていて、モジュール１０の内部からモジュール１０の外部へ向けて、筺体２０の長手方向に出力光を出力させる。第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄのモジュール２０の外側の部分５３ａ〜５３ｄに、出力光が伝播する光ファイバ（図示を省略する）が取り付けられる。また、第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄのモジュール１０の内側の部分５４ａ〜５４ｄには、コリメートレンズ（図示を省略する）が設けられている。
【００３３】
入力部３０と変調部４０の間に、光分岐部６０が設けられている。光分岐部６０では、２ｎ−１個の分波器が、１以上ｎ以下の整数ｋに対して、第１〜２ｋ−１の２ｋ−１分岐光をさらに２分岐することにより第１〜２ｋの２ｋ分岐光を生成する、２ｋ−１個の２ｋ分岐分波器として配置されている。この配置により、入力光として１分岐光が入力されると、第１〜２ｎの２ｎ分岐光が生成可能になっている。
【００３４】
例えば、ｎが１のときは、第１の１分岐光を２分岐して、第１〜２の２分岐光を生成する１個の２分岐分波器を分波器として備えれば良い。また、ｎが２のときは、第１の１分岐光を２分岐して、第１〜２の２分岐光を生成する１個の２分岐分波器の他に、第１〜２の２分岐光をさらに２分岐して、第１〜４の４分岐光を生成する２個の４分岐分波器を分波器としてさらに備えれば良い。ここでは、ｎが２の場合を例にとって説明しているので、３（＝２２−１）個の分波器として、２分岐分波器６１と、第１〜２の４分岐分波器６２ａ〜６２ｂとを備えているものとする。なお、分波器として、任意好適な周知のハーフミラーを用いることができる。
【００３５】
なお、以下の説明では、入力光の分岐回数によらず、２ｎ分岐分波器で２分岐されて生成した光信号を２ｎ分岐光と称する。例えば、入力光が２分岐分波器６１を経ずに、第１の４分岐分波器６２ａに入力された場合、第１の４分岐分波器６２ａで生成した信号は４分岐光と称するものとする。
【００３６】
モジュール１０は、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄのモジュール１０の内側の部分３４ａ〜３４ｄ付近に、それぞれ、第１〜４の入力部反射器３６ａ〜３６ｄを備えている。第１〜４の入力部反射器３６ａ〜３６ｄは、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄを経て入力された入力光の光路を、光分岐部６０が備える分波器、すなわち、２分岐分波器６１、及び、第１〜２の４分岐分波器６２ａ〜６２ｂのいずれかへ向かうように変換する。
【００３７】
第２の入力端子３２ｂを経て、１分岐信号としてモジュール１０内に入力された、第２の入力光信号（図中、矢印Ｓ１０１ｂで示す。）は、第２の入力部反射器３６ｂで反射された後、２分岐分波器６１に入射される。第２の入力光信号Ｓ１０１ｂが２分岐分波器６１で２分岐されて生成した一方の分岐信号、すなわち、第１の２分岐光（図中、矢印Ｓ１０３ａで示す。）は、第１の４分岐分波器６２ａに入力される。また、第２の入力光信号Ｓ１０１ｂが２分岐分波器６１で２分岐されて生成した他方の分岐信号、すなわち、第２の２分岐光（図中、矢印Ｓ１０３ｂで示す。）は、第２の４分岐分波器６２ｂに入力される。
【００３８】
第１の４分岐分波器６２ａは、入力された第１の２分岐光Ｓ１０３ａをさらに２分岐して、第１の４分岐光（図中、矢印Ｓ１０５ａで示す。）及び第３の４分岐光（図中、矢印Ｓ１０５ｃで示す。）を生成する。第２の４分岐分波器６２ｂは、入力された第２の２分岐光Ｓ１０３ｂをさらに２分岐して、第２の４分岐光（図中、矢印Ｓ１０５ｂで示す。）及び第４の４分岐光（図中、矢印Ｓ１０５ｄで示す。）を生成する。第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜ｄは、それぞれ、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄへ送られる。
【００３９】
第３の入力端子３２ｃを経てモジュール１０内に入力された第３の入力光信号（図中、矢印Ｓ１０１ｃで示す。）は、第３の入力部反射器３６ｃで反射された後、２分岐分波器６１に入射される。２分岐分波器６１に入射された後の過程については、第２の入力端子３２ｂを経て入力された第２の入力光信号Ｓ１０１ｂと同様なので説明を省略する。
【００４０】
第１の入力端子３２ａを経てモジュール１０内に入力された第１の入力光信号（図中、矢印Ｓ１０１ａで示す。）は、第１の入力部反射器３６ａで反射された後、第１の４分岐分波器６２ａに入射される。第１の入力光信号Ｓ１０１ａが第１の４分岐分波器６２ａで２分岐されて生成した一方の分岐信号、すなわち、第１の４分岐光Ｓ１０５ａは、第１の変調器４２ａに送られる。また、第１の入力光信号Ｓ１０１ａが第１の４分岐分波器６２ａで２分岐されて生成した他方の分岐信号、すなわち、第３の４分岐光Ｓ１０５ｃは、第３の変調器４２ｃに送られる。
【００４１】
第４の入力端子３２ｄを経てモジュール１０内に入力された第４の入力光信号（図中、矢印Ｓ１０１ｄで示す。）は、第４の入力部反射器３６ｄで反射された後、第２の４分岐分波器６２ｂに入射される。第４の入力光信号Ｓ１０１ｄが第２の４分岐分波器６２ｂで２分岐されて生成した一方の分岐信号、すなわち、第２の４分岐光Ｓ１０５ｂは、第１の変調器４２ｂに送られる。また、第４の入力光信号Ｓ１０１ｄが第１の４分岐分波器６２ｄで２分岐されて生成した他方の分岐信号、すなわち、第４の４分岐光Ｓ１０５ｄは、第４の変調器４２ｄに送られる。第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄは変調光として、第１〜４の１逓倍光を出力する。
【００４２】
モジュール１０は、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの入射面４３ａ〜４３ｄ付近に、それぞれ、第１〜４の変調部入射側反射器４６ａ〜４６ｄを備えている。第１〜４の変調部入射側反射器４６ａ〜４６ｄは、第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜Ｓ１０５ｄが伝播する光路を、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの光軸に一致するように変換する。第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜Ｓ１０５ｄは、それぞれ第１〜４の変調部入射側反射器４６ａ〜４６ｄで光路が変換された後、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄに入射される。
【００４３】
変調部４０と出力部５０の間に、光合波部７０が設けられている。光合波部７０では、２ｎ−１個の分波器が、第１〜２ｎ−ｋ＋１の２ｋ−１逓倍光を合波することにより、第１〜２ｎ−ｋ＋１の２ｋ逓倍光を生成可能な第１〜２ｎ−ｋの２ｋ逓倍合波器として、配置されている。この配置により、第１〜２ｎの１逓倍光が光合波部７０に入力されると２ｎ逓倍光が生成可能になる。
【００４４】
例えば、ｎが１のときは、第１及び第２の１逓倍光を合波して、２逓倍光を生成する１個の２逓倍合波器を備えれば良い。また、ｎが２のときは、例えば、第１〜４の１逓倍光を合波して第１〜２の２逓倍光を生成する第１〜２の２逓倍合波器と、第１〜２の２逓倍光を合波して４逓倍光を生成する４逓倍合波器を備えれば良い。ここでは、ｎが２の場合を例にとって説明しているので、３（＝２２−１）個の合波器として、第１〜２の２逓倍合波器７１ａ〜７１ｂと、４逓倍合波器７２とを備えているものとする。なお、合波器として、分波器と同様の任意好適な周知のハーフミラーを用いることができる。
【００４５】
モジュール１０は、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの出射面４４ａ〜４４ｄ付近に、それぞれ、第１〜４の変調部出射側反射器４８ａ〜４８ｄを備えている。第１〜４の変調部出射側反射器４８ａ〜４８ｄは、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄから出射される変調光が伝播する光路を設定に応じて、光合波部７０が備える合波器、すなわち、第１〜第２の２逓倍合波器７１ａ〜７１ｂ、及び、４逓倍合波器７２のいずれかへ向かうように変換する。
【００４６】
モジュール１０は、第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄのモジュール１０の内側の部分５４ａ〜５４ｄ付近に、それぞれ、第１〜４の出力部反射器５６ａ〜５６ｄを備えている。第１〜４の出力部反射器５６ａ〜５６ｄは、光合波部７０で合波された２逓倍光又は４逓倍光の光路を、それぞれ、第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄの光軸に一致するように、変換する。
【００４７】
第１の変調器４２ａから出射された変調信号である、第１の１逓倍光（図中、矢印Ｓ１１１ａで示す。）は、第１の変調部出射側反射器４８ａで反射された後、第１の２逓倍合波器７１ａに入射される。第２の変調器４２ｂから出射された第２の１逓倍光（図中、矢印Ｓ１１１ｂで示す。）は、第２の変調部出射側反射器４８ｂで反射された後、第２の２逓倍合波器７１ｂに入射される。第３の変調器４２ｃから出射された第３の１逓倍光（図中、矢印Ｓ１１１ｃで示す。）は、第３の変調部出射側反射器４８ｃで反射された後、第１の２逓倍合波器７１ａに入射される。第４の変調器４２ｄから出射された第４の１逓倍光（図中、矢印Ｓ１１１ｄで示す。）は、第４の変調部出射側反射器４８ｄで反射された後、第２の２逓倍合波器７１ｂに入射される。
【００４８】
第１の２逓倍合波器７１ａでは、第１の１逓倍光Ｓ１１１ａと第３の１逓倍光Ｓ１１１ｃとが合波されて、第１の２逓倍光（図中、矢印Ｓ１１３ａで示す。）と第３の２逓倍光（図中、矢印Ｓ１１３ｃで示す。）が生成される。第１の２逓倍光Ｓ１１３ａは、第１の出力部反射器５６ａで反射された後、第１の出力端子５２ａを経て、モジュール１０の外部に出力され、一方、第３の２逓倍光Ｓ１１３ｃは、４逓倍合波器７２に入射される。
【００４９】
第２の２逓倍合波器７１ｂでは、第２の１逓倍光Ｓ１１１ｂと第４の１逓倍光Ｓ１１１ｄとが合波されて、第２の２逓倍光（図中、矢印Ｓ１１３ｂで示す。）と第４の２逓倍光（図中、矢印Ｓ１１３ｄで示す。）が生成される。第２の２逓倍光Ｓ１１３ｂは、４逓倍合波器７２に入射され、一方、第４の２逓倍光Ｓ１１３ｄは、第４の出力部反射器５６ｄで反射された後、第４の出力端子５２ｄを経て、モジュール１０の外部に出力される。
【００５０】
４逓倍合波器７２では、第２の２逓倍光Ｓ１１３ｂと第３の２逓倍光Ｓ１１３ｃとが合波されて、第１の４逓倍光（図中、Ｓ１１５ａで示す。）と第２の４逓倍光（図中、矢印Ｓ１１５ｂで示す。）を生成する。第１の４逓倍光Ｓ１１５ａは、第２の出力部反射器５６ｂで反射された後、第２の出力端子５２ｂを経て、モジュール１０の外部に出力される。また、第２の４逓倍光Ｓ１１５ｂは、第３の出力部反射器５６ｃで反射された後、第３の出力端子５２ｃを経て、モジュール１０の外部に出力される。
【００５１】
変調部４０と光合波部７０の間に、遅延部８０が設けられている。遅延部８０は、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄを通る光路をそれぞれ伝播する光に対して、時間差を生じさせる遅延器を備えている。ここでは、第１の変調部出射側反射器４８ａと第１の２逓倍合波器７１ａの間に、第１の遅延器８２ａが設けられ、第２の変調部出射側反射器４８ｂと第２の２逓倍合波器７１ｂの間に、第２の遅延器８２ｂが設けられ、及び、第４の変調部出射側反射器４８ｄと第２の２逓倍合波器７１ｂの間に、第３の遅延器８２ｃが設けられているものとする。なお、遅延部８０は、光分岐部６０と変調部４０の間に設けても良い。また、遅延器としては、例えば、従来周知の２枚の平行平板ガラスを組み合わせたものを用いることができる。この場合、２枚の平行平板ガラスを光の伝播方向に対して傾けることで光が通過するガラスの厚さを変化させることによって、遅延量が調整される。
【００５２】
ここで、第１〜４の変調器、第１〜４の入力端子、第１〜４の出力端子、３個の分波器、及び３個の合波器が、第１の中心線Ｃに対称になるように配置されている。
【００５３】
従って、第１の変調器４２ａ及び第４の変調器４２ｄの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しく、また、第２の変調器４２ｂ及び第３の変調器４２ｃの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しい。第１の入力端子３２ａ及び第４の入力端子３２ｄの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しく、また、第２の入力端子３２ｂ及び第３の入力端子３２ｃの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しい。第１の出力端子５２ａ及び第４の出力端子５２ｄの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しく、また、第２の出力端子５２ｂ及び第３の出力端子５２ｃの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しい。２分岐分波器６１は、第１の中心線Ｃ上に設けられ、また、第１及び第２の４分岐分波器６２ａ及び６２ｂの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しい。４逓倍合波器７２は、第１の中心線Ｃ上に設けられ、また、第１及び第２の２逓倍合波器７１ａ及び７１ｂの、第１の中心線Ｃからの距離は、互いに等しい。
【００５４】
第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄ、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄ、第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄ、３個の分波器６１、６２ａ〜６２ｂ、及び３個の合波器７１ａ〜７１ｂ、７２は第２の中心線Ｄに対しても対称になるように、配置されている。
【００５５】
第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄは、それぞれの中心が、第２の中心線Ｄ上に配置されている。２分岐分波器６１及び４逓倍合波器７２の第２の中心線Ｄからの距離は、互いに等しい。また、第１及び第２の４分岐分波器６２ａ及び６２ｂと、第１及び第２の２逓倍合波器７１ａ及び７１ｂの、第２の中心線Ｄからの距離は、全て等しい。従って、光の入力方向を反転させても、すなわち、第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄから光信号を入力し、第１〜４の入力端子から光信号を出力するように使用しても同様の効果が得られる。
【００５６】
このような構成にすることで、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄと第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの入射面４３ａ〜４３ｄとの間の光が伝播する距離、及び、第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄと第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの出射面４４ａ〜４４ｄとの間の光が伝播する距離が、全て等しくなる。従って、モジュール１０内での空間結合を良好にするために用いられる、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄ及び第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄが備えるコリメートレンズと、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの入射面４３ａ〜４３ｄ及び出射面４４ａ〜４４ｄに設けられている非球面レンズとを、それぞれ同一焦点距離のものとすることができる。この結果、これらのレンズの製造工程を画一化できるため、光結合損失の低減化が図れるとともに、部品の製造コストも低減できる。
【００５７】
また、第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄと第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄの間の各光路、及び、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄと第１〜４の出力端子５２ａ〜５２ｄの間の各光路には、それぞれ２個の反射器（図１中、符号３６ａ〜３６ｄ、４６ａ〜４６ｄ、４８ａ〜４８ｄ及び５６ａ〜５６ｄで示す各反射器）が設けられている。従って、光軸調整過程を、各光機能素子を筺体に取り付けた後、反射器の角度調整で行うことが可能になる。従って、各光機能素子を、光軸調整を行いながら取り付けている従来のモジュールに比べて、光軸調整が容易に、かつ高精度で行える。
【００５８】
（第１実施形態の光素子集積モジュールの動作）
図２を参照して、第１実施形態の光素子集積モジュールの動作を説明する。図２（Ａ）は、１系統の４０ＧＨｚの光信号を時分割多重して１６０Ｇｂｉｔ／ｓ（Ｇｂｐｓ）の光信号として出力する動作を説明するための概略図であり、図２（Ｂ）は、それぞれ異なる波長を有する２系統の４０ＧＨｚの光信号を時分割多重又は波長多重することにより、２系統の８０Ｇｂｐｓの光信号及び８０Ｇｂｐｓの波長多重信号として出力する動作を説明するための概略図である。
【００５９】
先ず、図２（Ａ）を参照して、１系統の４０ＧＨｚ（周期Ｔ（ｓ））の光信号を時分割多重して１６０Ｇｂｐｓ（周期Ｔ／４（ｓ））の光信号として出力する動作について説明する。ここでは、第２の入力端子３２ｂを経て入力される第２の入力信号Ｓ１０１ｂを、入力信号として用いる。なお、入力信号として、第３の入力端子３２ｃを経て入力される第３の入力信号Ｓ１０１ｃを用いても動作は同じである。
【００６０】
第２の入力信号Ｓ１０１ｂを、４０ＧＨｚの光信号とする。第２の入力信号Ｓ１０１ｂは、第２の入力部反射器３６ｂで光路が変換された後、２分岐分波器６１で第１及び第２の２分岐光Ｓ１０３ａ及びＳ１０３ｂに２分岐される。第１の２分岐光Ｓ１０３ａは、第１の４分岐分波器６２ａでさらに２分岐されて、第１及び第３の４分岐光Ｓ１０５ａ及びＳ１０５ｃを生成する。第２の２分岐光Ｓ１０３ｂは、第２の４分岐分波器６２ｂでさらに２分岐されて、第２及び第４の４分岐光Ｓ１０５ｂ及びＳ１０５ｄを生成する。
【００６１】
第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、それぞれ第１〜４の変調部入射側反射器４６ａ〜４６ｄで光路が変換された後、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄに入力される。ここでは、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄとしてＥＡＭを用いるものとする。第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄで光変調を受けて、４０Ｇｂｐｓのデータ信号となった、変調光としての１逓倍光は、遅延部８０で所定の時間遅延を受ける。遅延部８０は、第１〜３の遅延器８２ａ〜８２ｃを備えていて、第３の１逓倍光Ｓ１１１ｃに対して、第１、第２及び第４の１逓倍光がそれぞれ所定時間の遅延を受ける。４０Ｇｂｐｓの変調光の周期をＴ（ｓ）としたとき、第３、第２、第１及び第４の１逓倍光Ｓ１１１ｃ、Ｓ１１１ｂ、Ｓ１１１ａ及びＳ１１１ｄには、この順に、Ｔ／４（ｓ）の時間差が与えられる。
【００６２】
第１及び第３の１逓倍光Ｓ１１１ａ及びＳ１１１ｃの間には、Ｔ／２（ｓ）の時間差があるので、第１の２逓倍合波器７１ａで合波されると、それぞれ、８０Ｇｂｐｓの第１及び第３の２逓倍光Ｓ１１３ａ及びＳ１１３ｃを生成する。第２及び第４の１逓倍光Ｓ１１１ｂ及びＳ１１１ｄは、Ｔ／２（ｓ）の時間差があるので、第２の２逓倍合波器７１ｂで合波されると、それぞれ、８０Ｇｂｐｓの第２及び第４の２逓倍光Ｓ１１３ｂ及びＳ１１３ｄを生成する。
【００６３】
第２の２逓倍光Ｓ１１３ｂ及び第３の２逓倍光Ｓ１１３ｃは、４逓倍合波器７２で合波され、第１及び第２の４逓倍光Ｓ１１５ａ及びＳ１１５ｂを生成する。第２の２逓倍光Ｓ１１３ｂと第３の２逓倍光Ｓ１１３ｃとの間にはＴ／４（ｓ）の時間差があるので、第１及び第２の４逓倍光Ｓ１１５ａ及びＳ１１５ｂは、１６０Ｇｂｐｓの出力光信号となる。第１の４逓倍光Ｓ１１５ａは、例えば、第２の出力部反射器５６ｂで、光路が第２の出力端子５２ｂの光軸に合うように変換され、第２の出力端子５２ｂを経て出力される。この場合、光素子集積モジュールは１系統の４逓倍光時分割多重装置として機能する。
【００６４】
次に、図２（Ｂ）を参照して、２系統の４０ＧＨｚの光信号を時分割多重して２系統の８０Ｇｂｐｓの光信号として出力する例について説明する。
【００６５】
入力光として、４０ＧＨｚの光信号が第１の入力端子３２ａを経てモジュール内に入力される。第１の入力信号Ｓ１０１ａは、第１の入力部反射器３６ａで光路が変換された後、第１の４分岐分波器６２ａで第１及び第３の４分岐光Ｓ１０５ａ及びＳ１０５ｃに２分岐される。第１及び第３の４分岐光Ｓ１０５ａ及びＳ１０５ｃは、それぞれ第１及び第３の変調部入射側反射器４６ａ及び４６ｃで光路が変換され、第１及び第３の変調器４２ａ及び４２ｃに入力される。第１及び第３の変調器４２ａ及び４２ｃで光変調を受けて、４０Ｇｂｐｓのデータ信号となった変調光である第１及び第３の１逓倍光Ｓ１１１ａ及びＳ１１１ｃは、遅延部８０で所定の時間遅延を受ける。４０Ｇｂｐｓの変調光の周期をＴ（ｓ）としたとき、第３及び第１の１逓倍光Ｓ１１１ｃ及びＳ１１１ａには、Ｔ／２（ｓ）の時間差が与えられる。
【００６６】
第１及び第３の１逓倍光Ｓ１１１ａ及びＳ１１１ｃの間には、Ｔ／２（ｓ）の時間差があるので、第１の２逓倍合波器７１ａで合波されると、８０Ｇｂｐｓの第１及び第３の２逓倍光Ｓ１１３ａ及びＳ１１３ｃが生成される。第１の２逓倍光１１３ａは、第１の出力端子５２ａから８０Ｇｂｐｓの光時分割多重信号光として出力される。
【００６７】
第１の入力端子３２ａから４０ＧＨｚの光信号を入力させると同時に、入力光として、４０ＧＨｚの第４の入力信号Ｓ１０１ｄを第４の入力端子３２ｄを経てモジュール内に入力させることができる。第４の入力信号Ｓ１０１ｄは、第４の入力部反射器３６ｄで光路が変換された後、第２の４分岐分波器６２ｂで第２及び第４の４分岐光Ｓ１０５ｂ及びＳ１０５ｄに２分岐される。第２及び第４の４分岐光Ｓ１０５ｂ及びＳ１０５ｄは、それぞれ第２及び第４の変調部入射側反射器４６ｂ及び４６ｄで光路が変換され、第２及び第４の変調器４２ｂ及び４２ｄに入力される。第２及び第４の変調器４２ｂ及び４２ｄで光変調を受けて、４０Ｇｂｐｓのデータ信号となった変調光である第２及び第４の１逓倍光Ｓ１１１ｂ及びＳ１１１ｄは、遅延部８０で所定の時間遅延を受ける。４０Ｇｂｐｓの変調光の周期をＴ（ｓ）としたとき、第２及び第４の１逓倍光Ｓ１１１ｂ及びＳ１１１ｄは、Ｔ／２（ｓ）の時間差が与えられる。
【００６８】
第２及び第４の１逓倍光Ｓ１１１ｂ及びＳ１１１ｄには、Ｔ／２（ｓ）の時間差があるので、第２の２逓倍合波器７１ｂで合波されると、それぞれ、８０Ｇｂｐｓの第２及び第４の２逓倍光Ｓ１１３ｂ及びＳ１１３ｄが生成される。第４の２逓倍光１１３ｄは、第４の出力端子５２ｄから８０Ｇｂｐｓの光時分割多重信号光として出力される。
【００６９】
第１の入力光と第２の入力光の波長を異なる波長、すなわち、第１の入力光の波長をλ１及び第２の入力光の波長をλ２にした場合について説明する。この場合、波長がλ１である第３の２逓倍光Ｓ１１３ｃと、波長がλ２である第２の２逓倍光Ｓ１１３ｂとが時間軸上で同期していると、４逓倍合波器７２で波長多重される。この波長多重された光信号（図１中では、第１の４逓倍光Ｓ１１５ａと同じ符号で示す。）は、第２の出力部反射器５６ｂで、光路が第２の出力端子５２ｂの光軸に合うように変換された後、第２の出力端子５２ｂを経て出力される。この場合、光素子集積モジュールは２系統の２逓倍光時分割多重装置として機能するだけでなく、波長多重装置としても機能する。
【００７０】
上述したように、第１実施形態のモジュールは、同一の構成で、１系統の４逓倍光時分割多重装置としてだけでなく、２系統の２逓倍光時分割多重装置又は波長多重装置として機能する。
【００７１】
（第２実施形態）
図３及び図４を参照して、第２実施形態の光素子集積モジュールにつき説明する。図３は、第２実施形態の光素子集積モジュールを上面から見た概略的な平面図である。図４は、第２実施形態のモジュールの動作を説明するための概略図である。
【００７２】
第２実施形態のモジュールは、光分岐部を備えない点が第１実施形態と異なっていて、それ以外の点は第１実施形態と同じなので、重複する説明を省略する。
【００７３】
第１〜４の入力端子３２ａ〜３２ｄを経て、それぞれ波長がλ１〜λ４である、４０ＧＨｚの周波数の第１〜４の入力光Ｓ１０１ａ〜Ｓ１０１ｄが入力される。
【００７４】
第１の入力端子３２ａを経て入力された波長λ１の入力光Ｓ１０１ａは、第１の入力部反射器３６ａ及び第３の変調部入射側反射器４６ｃを経て、第３の変調器４２ｃに入射された後、第３の変調器４２ｃで変調されて４０Ｇｂｐｓの変調信号を生成する。同様に、第２入力端子３２ｂを経て入力された波長λ２の入力光Ｓ１０１ｂは、第２の入力部反射器３６ｂ及び第４の変調部入射側反射器４６ｄを経て、第４の変調器４２ｄに入射された後、第４の変調器４２ｄで変調されて４０Ｇｂｐｓの変調信号を生成する。第３の入力端子３２ｃを経て入力された波長λ３の入力光Ｓ１０１ｃは、第３の入力部反射器３６ｃ及び第１の変調部入射側反射器４６ａを経て、第１の変調器４２ａに入射された後、第１の変調器４２ａで変調されて４０Ｇｂｐｓの変調信号を生成する。第４入力端子３２ｄを経て入力された波長λ４の入力光Ｓ１０１ｄは、第４の入力部反射器３６ｄ及び第２の変調部入射側反射器４６ｂを経て、第２の変調器４２ｂに入射された後、第２の変調器４２ｂで変調されて４０Ｇｂｐｓの変調信号を生成する。
【００７５】
第１及び第３の変調器４２ａ及び４２ｃでそれぞれ変調された、第１の逓倍光Ｓ１１１ａ及び第３の逓倍光Ｓ１１１ｃは、第１の遅延器８２ａによって、互いに時間軸上で同期するようにタイミングを調整された後、第１の２逓倍合波器７１ａで波長多重され、波長λ１と波長λ３の光が波長多重された４０Ｇｂｐｓの波長多重信号として、第１の２波長多重信号（図３中、矢印Ｓ１２３ａで示す。）及び第３の２波長多重信号（図３中、矢印Ｓ１２３ｃで示す。）になる。また、第２及び第４の変調器４２ｂ及び４２ｄで変調された、第２の変調光及び第４の変調光は、第２の遅延器８２ｂ及び第３の遅延器８２ｃによって、タイミングを調整された後、第２の２逓倍合波器７１ｂで波長多重され、波長λ２と波長λ４の光が波長多重された４０Ｇｂｐｓの波長多重信号として、第２の２波長多重信号（図３中、矢印Ｓ１２３ｂで示す。）及び第４の２波長多重信号（図中、矢印Ｓ１２３ｄで示す。）になる。第１〜３の遅延器８２ａ〜８２ｃによって、第１〜４の変調信号Ｓ１１１ａ〜Ｓ１１１ｄの全てが、時間軸上で同期している場合は、波長λ１及び波長λ３の第３の２波長多重信号Ｓ１２３ｃと、波長λ２及び波長λ４の第２の２波長多重信号Ｓ１２３ｂも同期するため、４逓倍合波器７２で波長多重され、波長λ１、λ２、λ３及びλ４の第１の４波長多重信号（図３中、矢印Ｓ１２５ａで示す。）及び第２の４波長多重信号（図３中、矢印Ｓ１２５ｂで示す。）となり、第２又は第３の出力端子５２ｂ又は５２ｃから出力される。このとき、第１又は第２の４波長多重信号Ｓ１２５ａ又はＳ１２５ｂと同時に、第１の出力端子５２ａから波長λ１及び波長λ３の第１の２波長多重信号Ｓ１２３ａを出力し、及び、第４の出力端子５２ｄから波長λ２及び波長λ４の第４の２波長多重信号Ｓ１２３ｄを出力することも可能である。
【００７６】
（第３実施形態）
図５及び図６を参照して、第３実施形態の光素子集積モジュールにつき説明する。図５は、第３実施形態の光素子集積モジュールを上面から見た概略的な平面図である。図６は、第３実施形態のモジュールの動作を説明するための概略図である。図６（Ａ）は、１系統の１６０Ｇｂｐｓの光信号を時分割分離して４０Ｇｂｐｓの光信号として出力する動作を説明するための概略図であり、図６（Ｂ）は、２系統の８０Ｇｂｐｓの光信号を時分割分離して４系統の４０Ｇｂｐｓの光信号として出力する動作を説明するための概略図である。
【００７７】
第３実施形態のモジュールは、光合波部を備えず、また、遅延部が光分岐部と変調部の間に配置されている点が第１実施形態と異なっていて、それ以外の点は同じなので、重複する説明を省略する。
【００７８】
先ず、１系統の１６０Ｇｂｐｓの光信号を時分割分離して４０Ｇｂｐｓの光信号として出力する動作を説明する（図６（Ａ））。ここでは、第２の入力端子３２ｂを経て入力される第２の入力信号Ｓ１０１ｂを、入力信号として用いる。第２の入力信号Ｓ１０１ｂは、１６０Ｇｂｐｓの光信号とする。第２の入力信号Ｓ１０１ｂは、第２の入力部反射器３６ｂで光路が変換された後、２分岐分波器６１で第１及び第２の２分岐光Ｓ１０３ａ及びＳ１０３ｂに２分岐される。第１の２分岐光Ｓ１０３ａが、第１の４分岐分波器６２ａでさらに２分岐されて、第１及び第３の４分岐光Ｓ１０５ａ及びＳ１０５ｃが生成される。第２の２分岐光Ｓ１０３ｂが、第２の４分岐分波器６２ｂでさらに２分岐されて、第２及び第４の４分岐光Ｓ１０５ｂ及びＳ１０５ｄが生成される。
【００７９】
第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、遅延部８０で所定の時間遅延を受ける。すなわち、第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、時間軸上で同期するようにタイミングが調整される。
【００８０】
第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、それぞれ第１〜４の変調部入射側反射器４６ａ〜４６ｄで光路が変換され、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄに入力される。第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄにそれぞれ入射された第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、同期した４０ＧＨｚの電気クロックでゲーティングすることで、第１〜４の光時分割信号（図５中、それぞれ矢印Ｓ１３１ａ〜Ｓ１３１ｄで示す。）が生成される。
【００８１】
以上説明したように、第３の実施形態のモジュールによれば、１系統の１６０Ｇｂｐｓの光信号を時分割分離して４０Ｇｂｐｓの光信号として出力することが可能になる。
【００８２】
次に、図６（Ｂ）を参照して、２系統の８０Ｇｂｐｓの光信号を時分割分離して４系統の４０Ｇｂｐｓの光信号として出力する例について説明する。
【００８３】
第１の入力光Ｓ１０１ａとして、８０Ｇｂｐｓの光信号が第１の入力端子３２ａを経てモジュール１０内に入力される。第１の入力光Ｓ１０１ａは、第１の入力部反射器３６ａで光路が変換された後、第１の４分岐分波器６２ａに入射される。第１の４分岐分波器６２ａで第１及び第３の４分岐光Ｓ１０５ａ及びＳ１０５ｃに２分岐される。第４の入力光Ｓ１０１ｄとして、８０Ｇｂｐｓの光信号が第４の入力端子３２ｄを経てモジュール１０内に入力される。第４の入力光Ｓ１０１ｄは、第４の入力部反射器３６ｄで光路が変換された後、第２の４分岐分波器６２ｂで第２及び第４の４分岐光Ｓ１０５ｂ及びＳ１０５ｄに２分岐される。
【００８４】
第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、遅延部８０で所定の時間遅延を受ける。第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、時間軸上で同期するようにタイミングが調整される。
【００８５】
第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、それぞれ第１〜４の変調部入力側反射器４６ａ〜４６ｄで光路が変換され、第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄに入力される。第１〜４の変調器４２ａ〜４２ｄにそれぞれ入射された第１〜４の４分岐光Ｓ１０５ａ〜１０５ｄは、同時に４０ＧＨｚの電気クロックでゲーティングすることで、第１〜４の光時分割信号（図５中、それぞれ矢印Ｓ１３１ａ〜Ｓ１３１ｄで示す。）が生成される。
【００８６】
以上説明したように、第３の実施形態のモジュールによれば、２系統の８０Ｇｂｐｓの光信号をそれぞれ時分割分離して、２系統ずつ合わせて４系統の４０Ｇｂｐｓの光信号として出力することができる。
【００８７】
（分波器及び合波器の構成）
図７を参照して、この発明の光素子集積モジュールで用いられる分波器及び合波器について説明する。なお、分波器及び合波器は光の入射方向及び出射方向が異なるだけで、構造上の差異はないので、以下の説明では、代表して分波器の例について説明する。図７は、分波器の第１の例を説明するための概略図である。図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ハーフミラーが光路上に取り付けられている状態を示す図である。図７（Ａ）は、分波器を上から見た平面図であり、図７（Ｂ）は、光の入射方向から見た側面図であり、及び、図７（Ｃ）は、光の入射方向に対して直角方向から見た側面図である。分波器は、ハーフミラー取り付け台９０、ハーフミラー９６、及び、バネ鋼９８を備えている。
【００８８】
ハーフミラー取り付け台９０は、例えば、その平面形状が正方形である四角柱状の支持部９２と、支持部９２の上面（支持面）９２ａ上に設けられた、その平面形状が直角二等辺三角形である三角柱状の分岐部９４とから構成される。分岐部９４の直角二等辺三角形の直角を挟む辺を含む側面を出射面９４ａと称し、また、直角に対向する辺を含む側面を入射面９４ｂと称する。ハーフミラー取り付け台９０は、立方体状材料の一部を、入射面９４ｂ及び支持面９２ａに対応する面で、切り取られた結果残存する部分と同様の形状である。
【００８９】
分岐部９４には、入射面９４ｂと出射面９４ａを貫通する空洞９４ｃが形成されている。この空洞９４ｃの部分が光路となる。ハーフミラー取り付け台９０は、例えば２つのバネ鋼９８を備えていて、ハーフミラー９６をハーフミラー取り付け台９０に固定する。ハーフミラー９６はミラー面９６ａが光路上に位置するように、すなわち、立てた状態で取り付けられている。
【００９０】
図７（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）は、ハーフミラー９６が光路上から取りはずされている状態を示す図である。図７（Ｄ）は、分波器を上から見た平面図であり、図７（Ｅ）は、光の入射方向から見た側面図であり、及び、図７（Ｆ）は、光の入射方向に対して直角方向から見た側面図である。図７（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）では、ハーフミラー９６が支持面９２ａ上にミラー面９６ａを上方に、すなわち、寝かした状態で取り付けられている。
【００９１】
このような構成にすることで、ハーフミラーを立てた状態の場合は、モジュールが分波器または合波器を備えるものとして機能し、一方、寝かした状態の場合は、モジュールが分波器または合波器を備えないものとして機能する。
【００９２】
図８を参照して、この発明の光素子集積モジュールで用いられる分波器の他の構成例について説明する。図８は、分波器の第２の例を説明するための概略図である。図８（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ハーフミラーが光路上に取り付けられている状態を示す図である。図８（Ａ）は、分波器を上から見た平面図であり、図８（Ｂ）は、光の入射方向から見た側面図であり、及び、図８（Ｃ）は、光の入射方向に対して直角方向から見た側面図である。分波器は、ハーフミラー取り付け台９１、ハーフミラー９７、及び、支持ネジ９９を備えている。
【００９３】
ハーフミラー取り付け台９１は、図７を参照して説明した分波器と同様に、支持部９３と、分岐部９５とから構成される。
【００９４】
分岐部９５には、入射面９５ｂと出射面９５ａを貫通する空洞９５ｃが設けられている。この空洞９５ｃの部分が光路となる。ハーフミラー取り付け台９１の支持面９３ａに、当該支持面９３ａに対して直角の方向にネジ孔９９ａが設けられている。ハーフミラー９７は、ネジ孔９９ａ内で上下に移動可能な支持ネジ９９に取り付けらており、支持ネジ９９の上下移動に連動して上下に移動する。ハーフミラー９７はミラー面９７ａが光路上に位置するように取り付けられている。
【００９５】
また、図８（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）は、ハーフミラー９７が光路上から取りはずされている状態を示す図である。図８（Ｄ）は、分波器を上から見た平面図であり、図８（Ｅ）は、光の入射方向から見た側面図であり、及び、図８（Ｆ）は、光の入射方向に対して直角方向から見た側面図である。図８（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）では、支持ネジ９９を下に移動させておくことにより、ミラー面９７ａが光路上から外れた場所に位置し、その結果、モジュールが分波器または合波器を備えないものとして機能する。なお、レンズ及びミラーを用いた空間結合系での光の経路の広がり幅は、２００〜３００μｍ程度である。従って、ミラーの上下移動の移動量は、３００μｍ程度にすればよい。また、ここでは、ハーフミラーを上下方向に移動させた例について説明したが、設計に応じて左右方向に移動させた場合でも、同じ機能を有することになる。
【００９６】
図７及び図８を参照して、分波器の第１及び第２の例として、ハーフミラーを物理的に光路から取り外す例について説明したが、分波器の他の構成例として、ハーフミラーに換えて、任意好適な周知のアクティブ素子を用いてもよい。分波器にアクティブ素子を用いる場合は、外部からの電気信号による制御で、ハーフミラーとして機能する半透過状態と、透過状態との切換を行うことができる。
【００９７】
上述した分波器を、第１実施形態のモジュールの光合波部及び光分岐部に用いれば、信号光が伝播する光路にハーフミラーが存在する状態と、非存在の状態との切換が容易になる。すなわち、第１実施形態のモジュールに対して、合波器又は分波器のハーフミラーの切換を行えば、第２実施形態のモジュール及び第３実施形態のモジュールが実現できる。
【００９８】
また、この発明のモジュールは、対称性を備えているので、入力面及び出力面のいずれの面から入力し、また、いずれの面から出力しても同様の機能を有する。従って、入力面及び出力面の両方の面に対して、光サーキュレータ等を介して、入力することで、光の３Ｒ（振幅増幅、タイミング再生、波形成形）などの回路として用いることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１実施形態の光素子集積モジュールを上面から見た概略的な平面図である。
【図２】第１実施形態の光素子集積モジュールの動作を説明するための概略図である。
【図３】第２実施形態の光素子集積モジュールを上面から見た概略的な平面図である。
【図４】第２実施形態の光素子集積モジュールの動作を説明するための概略図である。
【図５】第３実施形態の光素子集積モジュールを上面から見た概略的な平面図である。
【図６】第３実施形態の光素子集積モジュールの動作を説明するための概略図である。
【図７】分波器の第１の例を説明するための概略図である。
【図８】分波器の第２の例を説明するための概略図である。
【図９】従来の光素子集積モジュールを説明するための概略的な平面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１１０、２１０    光素子集積モジュール（モジュール）
２０    モジュール筺体（筺体）
２２    筺体の底面
２４    第１の側面（入力面）
２６    第２の側面（出力面）
３０    入力部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ    入力端子
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ    入力端子のモジュールの外側の部分
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ    入力端子のモジュールの内側の部分
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ    入力部反射器
４０    変調部
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ    変調器    
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ    変調器の入射面    
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ    変調器の出射面    
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ    変調部入射側反射器
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ    変調部出射側反射器
５０    出力部
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ    出力端子
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ    出力端子のモジュールの外側の部分
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ    出力端子のモジュールの内側の部分
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ    出力部反射器
６０    光分岐部
６１    ２分岐分波器
６２ａ、６２ｂ    ４分岐分波器
７０    光合波部
７１ａ、７１ｂ    ２逓倍合波器
７２    ４逓倍合波器
８０    遅延部
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ    遅延器
９０、９１    ハーフミラー取り付け台
９２、９３    支持部
９２ａ、９３ａ    支持部の上面（支持面）
９４、９５    分岐部
９４ａ、９５ａ    出射面
９４ｂ、９５ｂ    入射面
９４ｃ    空洞
９６、９７    ハーフミラー
９８    バネ鋼
９９    支持ネジ
９９ａ    ネジ孔
１３２、２３２    入力端子
１４２ａ、１４２ｂ、２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄ    変調器
１４６ａ、１４８ｂ    反射器
１５２、２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ    出力端子
１６１、１７１    ハーフミラー
１８２、２８２ａ、２８２ｂ、２８２ｃ    遅延器
２３６、２４６ｃ、２４６ｄ、２４８ａ、２４８ｂ、２５６ａ    反射器
２６１、２６２ａ、２６２ｂ、２７１ａ、２７１ｂ、２７２    ハーフミラー
【図１】
2006352510.tif 000003
【図２】
2006352510.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006352510.tif 000006
【図５】
2006352510.tif 000007
【図６】
2006352510.tif 000008
【図７】
2006352510.tif 000009
【図８】
2006352510.tif 000010
【図９】
2006352510.tif 000011